Zo wordt het rempedaal anno 2020 dus bekrachtigd

Voertuigen krijgen steeds meer vermogen, de aandrijflijnen worden steeds complexer en de eisen voor veiligheidssystemen worden continu aangescherpt. Het is dan ook niet vreemd dat het remsysteem zich in rap tempo heeft doorontwikkeld. Een onderdeel dat altijd een beetje onder de radar is gebleven, maar nu toch echt begint te verouderen, is de rembekrachtiger. Deze briljante uitvinding heeft de tand des tijds goed doorstaan, maar begint nu langzaam overbodig te worden. Hoe komt dat eigenlijk?

Het volledige verhaal is vrij complex, maar met deze drie minpunten zijn de gebreken van een conventionele rembekrachtiger goed samen te vatten:

De vacuüm rembekrachtiger is een statisch systeem

De mate van bekrachtiging is bij de huidige op vacuüm gebaseerde rembekrachtiger altijd gelijk. Het systeem is dus niet ontworpen om de mate van bekrachtiging per situatie aan te passen.

De rembekrachtiger staat direct in verbinding met het pedaal en het remsysteem

Dit is vooral een nadeel voor autonoom rijden en systemen zoals pre-collision. In de huidige opstelling kan het systeem zichzelf niet bekrachtigen. Er is dus altijd een input van het rempedaal noodzakelijk.

De rembekrachtiger maakt gebruik van vacuüm

Dit is een serieus nadeel voor voertuigen met elektrische aandrijflijnen, want elektromotoren creëren nu eenmaal geen vacuüm. Een op vacuüm gebaseerde rembekrachtiger is dan ook niet zomaar te gebruiken bij dit type voertuigen.

Bovenstaande minpunten vertellen ons dus eigenlijk het onvermijdelijke: de vacuüm rembekrachtiger is een verouderd concept. Hoog tijd voor een nieuwe innovatieve oplossing dus! En dit was ook precies de gedachte van Bosch. Na een ontwikkelingstraject van meerdere jaren, presenteerden ze daarom in 2013 een geheel nieuw concept:

Bosch noemt het ‘iBooster’, maar de officiële term is ‘elektromechanische rembekrachtiger’. Bij dit systeem heeft de stift van de hoofdremcilinder nog wel een directe verbinding met het rempedaal, maar de pedaalkracht wordt in dit geval versterkt door een elektromotor met een ingenieus vrijlopend tandwielstelsel. Daarmee is de rembekrachtiger niet langer een statisch, maar dynamisch systeem geworden: de mate van bekrachtiging kan nu per situatie aangepast worden, oplopend tot een ondersteuning van maar liefst 8 kN. Autonoom remmen behoort zo ook tot de mogelijkheden. De Bosch iBooster rekent dus vakkundig af met alle minpunten van een conventionele rembekrachtiger. Tesla vond dit de ideale oplossing en gebruikt de iBooster daarom nu ook in meerdere modellen.

Bosch is echter niet de enige fabrikant met nieuwe ideeën. Ook Continental heeft inmiddels een doeltreffende oplossing gevonden: de MK C1.

Eenvoudig uitgelegd is dit een (op de Continental MK 100 gebaseerd) ESP-systeem dat gebruik maakt van de hydraulische pomp om het rempedaal te bekrachtigen. In tegenstelling tot het systeem van Bosch heeft de stift van de hoofdremcilinder geen directe verbinding meer met het rempedaal. De hoofdremcilinder is in dit geval namelijk geïntegreerd in het bestaande ontwerp en in twee delen opgedeeld: het gedeelte dat het kenmerkende hydraulische gevoel in het pedaal geeft en het gedeelte dat daadwerkelijk de remfunctie verzorgt. De ECU krijgt input van de pedal travel sensor (zoals eerder beschreven bij het rempedaal) en bepaalt vervolgens zelf óf en hoeveel remdruk er opgebouwd moet worden. Een rembekrachtiger is daardoor compleet overbodig geworden. De MK C1 is niet goedkoop en veel mensen moeten wennen aan het ‘brake by wire’-idee, maar het eindproduct is licht, klein en heeft weinig bewegende delen. Bovendien kan de remdrukopbouw zeer snel en zeer nauwkeurig geregeld worden. Zowel Audi (E-tron) als Alfa Romeo (Giulia) hebben inmiddels al voor dit systeem gekozen.

Gaat de externe hoofdremcilinder dus ook verdwijnen?

Kort maar krachtig: ja, die gaat verdwijnen. De functionaliteit van een modern hydraulisch verdeelblok (HCU) is namelijk zo omvangrijk, dat de functie van de hoofdremcilinder goed over te nemen is. We nemen de Continental MK C1 nog eens als voorbeeld om te laten zien waar de toekomst naartoe gaat:

Je had de conclusie waarschijnlijk al zelf getrokken: de integratie van de hoofdremcilinder in het hydraulisch verdeelblok zorgt voor een systeem met veel meer mogelijkheden. De ‘hoofdremcilinder’ (rechtsonder in de afbeelding) wordt in deze nieuwe situatie niet meer direct aangestuurd door het rempedaal, waardoor de ECU zelf kan bepalen wanneer en hoeveel deze cilinder remdruk moet opbouwen. Het stoppen van een voertuig is hiermee niet meer alleen afhankelijk van de reactie van de bestuurder: systemen zoals pre-collision en adaptive cruise control kunnen ingrijpen zodra de bestuurder niet op tijd reageert.

Brembo trekt zijn eigen plan

Wie net een beetje begon te wennen aan bovenstaand verhaal, moeten we helaas wel teleurstellen: ook andere fabrikanten werken hard aan hun eigen oplossingen en die kiezen niet altijd dezelfde richting. Een mooi voorbeeld is Brembo. In november 2019 bracht dit merk een alternatief ontwerp uit waarbij de remmen achter volledig elektrisch bekrachtigd worden en de remmen aan de voorzijde over ieder hun eigen elektrohydraulische actuator beschikken.

Deze opstelling heeft nog maar weinig gemeen met het ABS-systeem zoals we dat nu kennen. Bereid jezelf dus maar alvast voor op een interessante, maar op technisch vlak wel erg uitdagende toekomst.

Afbeeldingen: © ACtronics B.V.